L’objet de notre étude est la production électrique solaire d’un bâtiment collectif en zone de plaine et zone de montagne avec un élément BIPV . Le but de cette étude est de montrer que l’intégration photovoltaïque dans le bâtiment est rentable, bon pour l’environnement et qu’il faut prendre plus en considération l’aspect architectural qui est essentiel pour l’essor des futures installations. Ce bâtiment a deux localisations bien distinctes afin de montrer les conséquences de la production électrique solaire d’un bâtiment collectif en zone de plaine et de montagne. Plusieurs choix ont été effectué. Tout d’abord le choix du type de bâtiment, de l’âge et de sa particularité. L’immeuble sélectionné est un bâtiment de 4 étages en PPE , de 1968 qui n’est pas rénové et qui est composé de 7 appartements sur les hauteurs de la Chaux-de-Fonds. Ce bâtiment à la particularité d’avoir comme producteur de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire, le gaz. Les relevés de consommation montrent que ce bâtiment est de classe énergétique G, la moins bonne classe énergétique des bâtiments. Même si une priorité de rénovation est l’isolation de l’enveloppe du bâtiment, la solution par l’intégration de panneaux photovoltaïques en façades a été analysée dans ce rapport. Fort des premiers résultats financiers, suite aux simulations sous PVsyst des variantes en façades, le coût du kWh du système photovoltaïque était parfois important >20ct/kWh sur 40 ans. Il a été décidé, en raison de la faible visibilité de la toiture du domaine public, d’ajouter des panneaux photovoltaïques BAPV sur le toit plat. Cette option a permis d’abaisser efficacement le prix de l’énergie photovoltaïque. L’attractivité financière du système photovoltaïque semblait donc gardée et ceci tout en optant pour une production solaire en façade et en toiture. Cependant, en changeant les variables du système tels que le prix de rachat de l’énergie, il a été mis en évidence que les solutions multi-orientations en façade empêchent une grande variation positive ou négative du résultat économique de l’installation. Une solution en façade offre une meilleure sécurité aux variations du prix du marché La production en façade est plus avantageuse si l’horizon proche le permet pour un site de montagne plutôt que de plaine. En effet, lors des mois de décembre et janvier, la production d’énergie photovoltaïque sur les façades sud-est et sud-ouest est plus de 50% supérieure aux simulations du site de Neuchâtel. Finalement, le potentiel financier d’une solution de production photovoltaïque par rapport à une solution de revêtement conventionnel non active nous donne pour toutes les versions une rentabilité immédiate pour un élément constructif de finition conventionnel.

1. MAS EDD-BAT Travail de Master
Etude de l’intégration photovoltaïque dans la rénovation
d’un bâtiment collectif
14 Mars 2018, St-Roch, Yverdon, 9h15-10h00, salle V103, jury 1
Alain Chappatte

2. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
Sommaire
Le soleil
Préambule
Stratégie énergétique 2050 (SE 2050)
Contexte solaire photovoltaïque
Produits BIPV
Bâtiment collectif étudié
Simulations
Impact environnemental
Coût financier
Conclusion
2 sur 21

3. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
LE SOLEIL
3 sur 21
Plusieurs solutions intéressantes permettent d’utiliser le soleil
Solaire passif
Photovoltaïque
Thermique
Solaire actif

4. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
PRÉAMBULE
4 sur 21
Le but de cette étude est de montrer l’intérêt de remplacer
un revêtement passif en fin de vie par un revêtement actif
qui produit de l’énergie électrique.
Installation photovoltaïque pour bâtiment protégé, tuile solar-terra |
issol.com Ecuvillens, Canton de Fribourg (CH) - August 2017 -
Installation solstis.ch

5. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
STRATÉGIE ÉNERGÉTIQUE 2050
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21 mai 2017, le peuple Suisse accepte heureusement et massivement
la stratégie 2050
Qu’est-ce que cela signifie pour l’énergie photovoltaïque:
-Déplafonnement de la puissance pour la RU de 30kWc à 100kWc
-Création de la PRU et GRU dès 100kWc!
-Suppression de la RPC, remplacée par la SRI
-Possibilité de créer des communautés de consommateurs
Modification des projets solaires photovoltaïques dans le bâtiment!

6. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
CONTEXTE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE
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Puissance de 1,7GW installée en Suisse fin 2016
Prix, évolution de 2005 à 2015 -66% pour les installations PV
Emergence de solutions esthétiques et intégrées
Potentiel électrique connu le plus important (selon étude Paul Scherrer Institute)
Potentiel Façades: 3 TWh/a | dont 48% bâtiments résidentiels (25km2
)
Potentiel Toits: 15 TWh/a | dont 49% bâtiments résidentiels (67km2
)
Acteurs solaires:
Architectes
Techniciens du bâtiment
Maîtres d’ouvrages
Institutions
En Suisse, le BIPV représente moins de 10% du marché photovoltaïque

7. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
PRODUITS BIPV
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Prix bas, émergence de solutions dans le bâtiment intégré:
Façade chaude ou froide: 80/170 W/m2
Tuile: 60/170 W/m2
Garde-corps: 90/130W/m2
Fenêtre translucide: pas disponible
Choix: Module Kromatix

8. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
BÂTIMENT COLLECTIF ETUDIÉ
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Bâtiment à la Chaux-de-Fonds de 1968
SRE: 1037 m2
7 appartements
Classe G || 19l/m2
an
producteur ECS (13%) et chauffage (87%): gaz
Consommation électrique : 25MWh/an
Only activ panel on the picture

9. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
SIMULATION FAÇADES
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Utilisation de PVSyst
Utilisation des données LiDAR sur le site géoportail neuchâtelois
Simulation de la production photovoltaïque des différentes façades
pour le site de Neuchâtel et La Chaux-de-Fonds
Façade Production avec horizon
proche NCH [kWh]
Production avec horizon
proche CDF [kWh]
Différence %
Sud-est 9’973 kWh/an 11’272 kWh/an 12%
Sud-ouest 7’181 kWh/an 8’538 kWh/an 16%
Nord-est 4’058kWh/an 4’172kWh/an 3%
tableau 13 : Récapitulatif de l’énergie produite par
façade
figure 32 : Energie produite par mois entre les deux sites choisis simulé avec PVSyst, La Chaux-de-Fonds (CDF), Neuchât
+50%
SO b

10. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
SIMULATION – OUTILS WEB
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Comparaison résultat façade-solaire.ch pour le site La Chaux-de-
Fonds
Façade Potentiel en [kWh]
sur façade solaire.ch
Potentiel en
[kWh]
PVsyst
CDF [kWh]
Différence
PVsyst
Sud-est 50% 12’125 kWh/an 37% 8’973 kWh/an 11'272 kWh/an +20%
Sud-ouest 75% 8’000 kWh/an 70% 7’467 kWh/an 8’538 kWh/an +13%
Nord-est 75% 4’250 kWh/an 70% 3’967 kWh/an 4’173 kWh/an +5%
tableau 12 : Comparaison des valeurs données par le site internet façade solaire et le logiciel
PVSyst
figure 30 : Information sur le potentiel solaire des façades de notre
bâtiment

11. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
SIMULATION HORIZON PROCHE
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Impact de l’horizon proche sur la production électrique
figure 31 : rapport entre la production d’énergie avec horizon
proche et sans horizon proche en fonction des mois
SE
SO
NE

12. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
SIMULATION - IMPACT D’UN
BÂTIMENT PLEIN SUD
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Même si il n’est pas possible de déplacer le bâtiment plein sud, nous
voyons toute l’importance de construire des bâtiments plein sud en
terme de gain solaire actif, mais aussi passif!
figure 35 : Production façade sud-est La Chaux-de-Fonds orientation de la scène
sud-> sud-est
11.3MWh/an
11.9MWh/an

13. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
SIMULATION AJOUT BAPV SUR LE TOIT
DU BÂTIMENT
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Afin d’identifier la sensibilité du système en terme de coût et de
production
33kWc

14. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif 14 sur 21
Part d’énergie non renouvelable (NRE)
Nous sommes entre 6 à 9x inférieur au mix consommateur Suisse.
Retour énergétique
IMPACT ENVIRONNEMENTAL
kWh fabrication f(kWc)
kWh/an (EF)
kWh/an (EP)
Nb an=kWh fabrication
f(kWc)/ kWh/an (EP)
Selon base de donnée
KBOB
S-E S-O N-E

15. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif 15 sur 21
Gaz à effet de serre (GWP)
Mise à part l’installation unique au nord-est, toutes les variantes sont meilleures au
niveau gaz à effet de serre que le mix consommateur Suisse!
IMPACT ENVIRONNEMENTAL
GWP fabrication f(kWc)
Kg CO2/MJ : GWP fabrication f(kWc) / production (EF) sur 40 ans

16. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
COÛT
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Hypothèse de départ
Hypothèses Valeur
Prix actuel (moyen CDF/NCH) VITEOS 22.3 ct/kWh
Prix moyen avec 0.5%/an renchérissement 24.6 ct/kWh (40ans)
Prix moyen avec 2% /an renchérissement 33.7 ct/kWh (40ans)
Temps amortissement 40 ans
Capital intérêt 2.2%*
Autoconsommation Selon pvopti et le lieux
Prix d’achat (énergie de refoulement) 0.12CHF/kWh
Coût maintenance 0.05 CHF/kWh
Renchérissement 2%
Impôt: Immeuble en PPE 30% investissement brut
tableau 20 : Hypothèses pour l’étude multicritère des variantes
*Intérêt capital: Crédit Suisse et Raiffeisen
Prix installation photovoltaïque: 700CHF/m2
Prix Eternit: 220CHF/m2

17. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
COÛT
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Variante 6
1+5 (S-E)(horizontal)
Variante 1
1 (S-E)
Variante 1Variante 6
kWh/an

18. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif 18 sur 21
COÛT
A
B
A

19. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
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L’acceptation de la stratégie énergétique 2050 offre et offrira la
réalisation de projets novateurs.
La baisse constante des prix et l’émergence de nouveaux produits
BIPV offrent des perspectives importantes.
Les garanties des produits BIPV atteignent les valeurs des produits
conventionnels de façades.
Outil pour la criticité architecturale.
Impact environnemental faible.
La multi-orientation est un élément intéressant pour diminuer la
sensibilité du système en terme économique.
Stockage et disponibilité de l’énergie à valoriser.
La production solaire et sont utilisation doit être locale mais sur un
ensemble de bâtiments. La mobilité fait aussi parti de cet ensemble!
Amélioration des performances des appareils ménagers, pic de
puissance.

20. MAS EDD-BAT – Travail de master Le BIPV dans la rénovation d’un bâtiment collectif
JE VOUS REMERCIE
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